Колонка для проведения тепловых испытаний

 

Союз Советских

Социалистических

Рвспублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<щ890087

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 260380 (21) 2900063/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1Ы2.81, Бюллетвнь й9 46

Дата опубликования описания 151281 (51)М, Кл.З

G 01 К 17/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (ЗЗ> ДК 551.507..6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э.A.Áoëòåíêo, В.В.Пашичев, P.Ñ.I6îìåòáêî-- —u В.П.Кустов (71) Заявитель (54) КОЛОНКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

Изобретение относится к обласТи теплофизических исследований и может быть использовано в промышленности и исследовательской практике при проведении тепловых испытаний. Известны конструкции колонок для проведения тепловых испытаний, в частности для исследования кризиса теплоотдачи в пучках стержней, имити- 1 рующих тепловые условия в ядерных энергетических установках. Колонка для проведения тепловых испытаний состоит из корпуса-обечайки, выполняемого обычно из нержавеющей стали и служащего для установки внутрь 15 корпуса электрообогреваемых стержней.

Поскольку испытания проводятся при высоких давлениях (до 500оС ) корпус должен быть достаточно прочным и обеспечивать герметичность. Внутрь корпуса помещаются электрообогреваемые стержни, служащие для подогрева теплоносителя, прокачиваемого через колонку. Электрообогреваемые стержни имитируют тепловые условия,в которых находятся тепловыделяющие элементы, в ядерных энергетических установках.Подвод напряжения к элект-рообогреваемым стержням осуществляется от источников питания. В про- ЗО цессе проведения экспериментов мощ,ность, подводимая .к электрообогреваемым стержням достигает 1-2 МВт, а токи, проходящие. через электрообогреваемые стержни 6000-7000 А, поэтому корпус колонки должен быть надежно электроизолирован от электрообогреваемых стержней. В известных конструкциях колонок это достигается при помощи центровочных штифтов, изготавливаемых из спеченной окиси бериллия (1) °

Однако конструкция колонки не обеспечивает электроизоляцию большо-" го количества стержней, устанавливаемых в одном корпусет при прОведении тепловых испытаний в результате динамического воздействия потока теплоносителя, прокачиваемого через колонку, возможны изломы штифтов, что приводит к нарушению .центровки и электроизоляции .стержней от корпуса, к прогару корпуса и выходу колонки из строя.

Наиболее близкой. по технической сущности к изобретению является колонка для проведения тепловых испытаний, содержащая. покрытый с внут ренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в котором установле890087

15 ны по высоте колонки дистанционирующие поперечные решетки, через отверстия которых пропущены электропроводные стержни.

Электрообогреваемые стержни, помещенные внутрь корпуса, омываются теплоносителем, прокачиваемым через колонку, и имитируют тепловые условия, в которых находятся тепловыделяющие элементы в ядерных энергетических установках. Подвод напряжения к электрообогреваемым стержням осуществляется от источника питания. фиксация электрообогреваемых стержней в заданном положении осуществляется при помощи дистанционирующих решеток,, укрепленных к центральному необогреваемому стержню. Электроизоляция корпуса-обечайки от электрообогреваемых стержней осуществляется при помощи только хроридовых втулок, установленных между корпусом и дистанционирующими решетками. Тем самым осуществляется электроизоляция корпуса от электрообогреваемых стержней (2).

При высоких температурах и давлениях двухфазная смесь теплоносителя, проходящая через колонку, разрушает материал электроизолирующих втулок (талькохлорид), что приводит к нарушению электроизоляции между корпусом и электрообогреваемыми стержнями, прогару корпуса и выходу колонки из строя. Кроме того, происходит унос материала электроизолирующих втулок (талькохлорид) в теплоноситель, проходящий через колонку. Теплоноситель в результате засорения материалом электроизолирующих втулок неконтролируемо изменяет теплифизические свойства, что сказывается на результатах тепловых испытаний, особенно при использовании в качестве теплоносителей фреонов.

В этом случае во избежании засорения теплоносителя необходима частая замена фреона, циркулирующего в контуре и электроизолирующих втулок„ что значительно удорожает проведение экспериментов. При разрушении электроизолирующих втулок нарушается герметичность между дистанционирующими .решетками и электроизолирующими втулками, что изменяет условия протекания теплоносителя (изменяется гидравлическое сопротивление ) и сказывается на результатах тепловых испытаний.

Цель изобретения — повышение на-:.. дежности тепловых испытаний и представительности экспериментальных данных.

Указанная цель достигается тем, что внутри колонки. для проведения тепловых испытаний, содержащей покрытый с внутренней стороны электроизолирующим слоем корпус, в котором установлены по высоте колонки дис20

40 !

60 б5 танционирующие.поперечные решетки, через отверстия которых пропущены ,электропроводные стержни, каждая дистанционирующая решетка эакреплена во втулке из коррозионностойкого материала с внешним диаметром, равным внутреннему. диаметру колон" ки, причем втулки разделены между собой электроизоляционными прокладками. Втулки из коррозионностойкого материала предохраняют электроизолирующий слой от материала электроизолирующего сг;оя в контур с теплоносителем. Одновременно втулки служат для фиксации дистанционирующих решеток, На чертеже приведена секция ко-i лонки для тепловых испытаний вертикальный разрез.

Колонка состоит из корпуса 1, выполненного из нержавеющей стали и служащего для помещения внутрь корпуса элементов необходимых для проведения гепловых испытаний и создания в корпусе необходимого давления. Давление в корпусе может достигать до

200 ат, поэтому корпус выполняется достаточно прочным и герметичным.

Внутренняя поверхность корпуса 1 покрыта слоем электроизолирующего материала (слой выполнен в виде втулок

2), выполненного из любого неэлектропроводного материала (талькохлорид, паронит, текстолит и др.), служащего для предотвращения подачи напряжения на корпус 1, Электроизолирующий слой (втулки 2) расположен между корпусом 1 и втулками 3 из коррозионностойкого материала.

Втулки 3, выполненные заодно с — дистанционирующими решетками 4, размещаются с внутренней стороны элект.— роизолирующих втулок 2 и служат для предохранения втулок 2 от воздействия теплоносителя, прокачиваемого через колонку и фиксации дистанционирующих решеток 4 в пространстве.

Втулки 3 разделены между собой электроизолирующими прокладками 5. Электропроводные стержни б пропускаются через дистанционирующие решетки 4 и устанавливаются внутри колонки, питаются от внешнего источника напряжения и служат для имитации тепловых условий, в которых находятся тепловыделяющие элементы ядерных энергетических установок. Фиксация электропровсдных стержней в нужном положении осуществляется при помощи дистанционирующих решеток. Дистанционирующие решетки 4 закрепляются во втулках 3 и служат для фиксации электропроводных стержней б B нужном положении. Колонка для тепловых испытаний имеет длину 7 м, что создает трудности при сборке и монтаже колонки. Для устранения этой трудности колонка выполняется секционной. Сборка однотипных секций в колонку для теп890081 ловых испытаний необходимой длины осуществляется при помощи фланцев 7.

Теплоноситель поступает на вход колонки и движется снизу вверх (либо. в обратном направлении), нагреваясь за счет тепла, выделяемого при прохождении тока через электропровод« ные стержни б. При этом мощности, подводимые к колонке-(электропроводным стержням), достигают до 1=2 МВт, а токи до .б-7 тыс.A ° Поэтому контакт электропроводных стержней с корпусомобечайкой -приводит к прогару корпуса, выбросу теплоносителя в помещение (давление. в колонке может достичь до 200 ат) и выходу из строя колонки. Измерение температуры стенки осуществляется .при помощи термопар, установленных внутри стержней, выполненных полыми.

Устранение контакта -электроизолирующего слоя (втулок 2) с теплоносителем позволяет избежать уноса материала в теплоноситель, что улучшает качество проведения эксперимент6, и снижает стоимость проведения тепловых испытаний, поскольку.отпадает необходимость. в частой смене теплоносителя. Так, например, при расходе теплоносителя. 20 т/ч, количество фреона в контуре. 500 л. За .врщ я проведения эксперимента необходима

4-х разовая замена теплоносителястоимость эксперимента-возрастает на 4003. Если во время- проведения тепловых испытаний- колонка выходит из строя хотя бы один раз (из-за нарушения.электроизоляции между корпусом и электропроводными стержнями) стоимость эксперимента дополнительно возрастает.

Формула изобретения

Колонка для проведения. тепловых испытаний, содержащая покрытый с внутренней стороны электроизолирую- . щим слоем корпус, в котором установлены по высоте .колонки .дистанционирующие.поперечные решетки, через отверстия которых пропущены электропроводные стержни, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности. испытаний.и представительности .экспериментальных

20 данных, каждая дистанционирующая решетка закреплена во втулке из корроэионностойкого.материала с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру колонки, причем втул25 ки разделены между собой электроиэоляционными прокладками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Исследование критических -тепловых потоков .в пучках стержней ° СЭВ, семинар ТФ-74, М.,1974, с.291-300.

2. Там же, с.9-42 (прототип).

890087

Составитель Л.Дикая

Редактор С.Запесочный Техред З. Фанта Корректор В.Синицкая

Эаказ 10951/63 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4